Kvantmekanik representerar ett verkligt genombrott inom vetenskapen, vilket gör det möjligt för forskare att förklara många fenomen på nivån av atomer och subatomära partiklar. Och det är inte överraskande att ett sådant dynamiskt utvecklande kunskapsfält har haft en enorm inverkan på den moderna verklighetsbilden. Du kan verifiera detta genom att titta på 17 exempel på hur kvantmekanik har förändrats och fortsätter att förändra vår syn på universum.
1. Universum kan vara ett hologram
En av tolkningarna av världsmodellen, betingad av kvantmekanikens postulater, är idén att vårt tredimensionella universum bara är ett hologram. Forskare vid det tyska-brittiska observatoriet rapporterar den troliga upptäckten av små krusningar i rymden, vilket kan ge bevis för teorin om kvantpixelisering.
2. När tekniken förbättras blir innovation mindre exakt
Tillsammans med framstegen inom teknisk utveckling växer naturligtvis behovet av deras noggrannhet. Felet hos olika anordningar, såsom klockor och termometrar, kan hänföras till fenomenet kvantbrus. Detta ljud förhindrar att perfekta mätningar erhålls. Men genom att eliminera denna störning kan du skapa en teknik med maximal noggrannhet för indikatorer, liknande atomklockor eller kvanttermometrar.
Kampanjvideo:
3. Ljuset kan styras och koncentreras för att utföra olika funktioner
Konstigt nog anses lasern, vars upptäckt blev möjlig tack vare kvantmekanik, en gång betraktas som ett ämne utan praktisk betydelse. I motsats till denna övertygelse har utvecklingen av omfattningen av denna teknik säkerställt uppkomsten av en mängd olika uppfinningar, från CD-spelaren till missilförsvar.
4. Slumpmässighet kan beräknas och förutsägas
Enligt forskare, från kvantmekanikens synvinkel, kan ingenting vara riktigt slumpmässigt. Med omfattande information om tärningens rörelse skulle de kunna simulera matrullen och förutsäga dess resultat i förväg. Genom att skapa kvantbrus och mäta dess nivåer kan slumpmässiga nummer genereras som kan användas för att kryptera data.
5. Objekt beter sig annorlunda när de mäts
Köpenhamns tolkning av kvantmekanik antar att partiklar förändrar sitt beteende under mätningen. Enligt detta koncept har partiklar olika tillstånd, men i ögonblicket för att observera dem tvingas de ta en av dem. Det kan låta konstigt, men denna tolkning stöds av det matematiska begreppet vågfunktions kollaps.
6. Det finns mer än ett universum
Begreppet multivers, eller förekomsten av ett flertal av alla möjliga verkligheter, är också produkten av olika tolkningar av kvantfysik. Detta kan bevisas med data från kretsloppsobservatorier som observerar de återstående fenomenen från Big Bang, liksom matematiska modeller som innebär ett cykliskt universum.
7. Det finns många fler dimensioner
Stringteori, född av kvantmekanik, gav i sin tur upphov till spekulationer om sannolikheten (eller bristen på dessa) för flera dimensioner. Enligt forskare innehåller universum minst 11 dimensioner, som tydligen verkar inte bara vara möjliga utan också ett nödvändigt villkor för att strängteorin ska fungera.
8. Geometri av en pärla som en ny titt på begreppet kvantfysik
Fysiker upptäckte ett geometriskt objekt som liknar sin form som en mångfacetterad pärla. Sökningen förenklar dramatiskt beräkningarna av partikelinteraktioner och utmanar den klassiska vetenskapliga förståelsen av rum och tid som verklighetens huvudkomponenter.
9. Revolutionära transportsätt kan hittas
Detta är inte längre föremål för rent science fiction: materia kan tas isär i partiklar som efter transporten kommer att kunna återställa sitt tidigare utseende igen. Detta blev möjligt i experiment på överföring av data såväl som stora molekyler, men tillämpningen av sådan teknik på människor inom en snar framtid övervägs ännu inte. Idag är det möjligt att skanna varje molekyl i människokroppen och montera den på en annan plats, men enligt kvantfysikens postulat förändras objektet under påverkan av sådana handlingar. Således kan en exakt kopia av objektet som flyttas inte reproduceras.
10. Elektricitet kan användas i medicin
Forskare har nyligen upptäckt små halvledarkristaller som kan bli grunden för ett genombrott inom medicinområdet inom en snar framtid. Dessa kvantprickar tros lysa när de utsätts för ultraviolett strålning. I så fall kan de vara bundna till cancerceller för att lokalisera och förstöra den senare.
11. Det finns en partikel som ger massa till och med de minsta materieformerna
Forskare tror att Higgs boson, även känd som den "gudomliga partikeln", kan förlänga massa till några grundläggande partiklar som elektroner och gluoner. Genom att upptäcka och isolera Higgs boson skulle forskare kunna förstå hur materien kan balanseras med antimateria och vad som faktiskt hände med universum efter Big Bang.
12. Ljus kan hjälpa till att känna igen hackeraktiviteter
För att skydda känslig information från hotet om störningar utanför har kvantkryptografi utvecklat en metod för att koda data i enskilda partiklar av ljus eller fotoner. Metodens hemlighet ligger i närvaron av en "nyckel" som består av nollor och sådana, vilket gör att programmet kan upptäcka hackarens närvaro i realtid, medan han försöker avslöja sekretessbelagda data.
13. Datorer kan köra snabbare än någon digital enhet som för närvarande finns
Utvecklingen av kvantdatorer är ett tillämpat fält av kvantmekanik som kan revolutionera datoren. Jämfört med digitala datorer, som kodar data i ett binärt system, använder kvantdatorer kvantegenskaper för att lagra data och utföra operationer, med resultatet att beräkningar och algoritmer kan utföras mycket snabbare.
14. Fenomenet kvanttunneling kan användas i förhållande till moderna prylar
I kvantmekanik beskrivs kvanttunnling som processen för en partikel som tränger igenom en barriär som den normalt inte kan övervinna. Detta fenomen är väsentligt för drift av olika enheter, till exempel switchar, flashminnen och USB-enheter.
15. Vätskor kan trotsa gravitationen
Vissa stora system kan visa effekterna av kvantmekanik, till exempel fenomenet superfluiditet. Det är ett ämnesläge där det fungerar som en vätska med nollviskositet, vilket gör att den kan driva sig själv oavsett tyngdkraften. Under nuvarande förhållanden har denna effekt hittat den största tillämpningen vid skapandet av moderna kylskåp och utvecklingen av spektroskopi.
16. Luftturbulens kan justeras
Brasilianska forskare har påbörjat arbetet med att skapa kvantturbulens under extremt kalla förhållanden i en laboratoriekammare fylld med gas. Att studera turbulens i en kontrollerad miljö kan i slutändan leda forskare till ett sätt att hantera det. Således kan problemet med flygplanets instabilitet under flygning lösas.
17. Människor kan resa fram och tillbaka i tid
Forskning inom kvantmekanik har gett förutsättningarna för experiment om möjligheten att resa från vår värld till alternativ tid och rum. Baserat på resultaten från experiment som genomfördes 2010 kunde forskare bestämma hur en isolerad metallbit kan röra sig och samtidigt stå. Detta beror på kvantpartiklarnas förmåga att röra sig fram och tillbaka över tidskontinuumet. Denna funktion kan förmodligen leda till att vetenskapen skapar sätt att resa tid inom en snar framtid.
Författare: Katrin Straszewski